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國(guó)產(chǎn)機(jī)器人突破之路:減速器是關(guān)鍵

2017-03-15 09:17 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:電子發(fā)燒友網(wǎng) 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng)
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  RV減速器在國(guó)際上僅有極少數(shù)國(guó)家能生產(chǎn),最近幾年,雖然國(guó)內(nèi)也有量產(chǎn)的RV減速器,產(chǎn)品性能指標(biāo)短期內(nèi)能達(dá)到要求,但由于質(zhì)量控制和工藝的問題,很容易磨損報(bào)廢,所以鮮有國(guó)產(chǎn)機(jī)器人企業(yè)選用,中國(guó)市場(chǎng)的減速器普遍還依賴進(jìn)口。
  其實(shí)在“十二五”時(shí)期,國(guó)家“863”計(jì)劃將其列入重點(diǎn)攻克的技術(shù)瓶頸。國(guó)內(nèi)頂尖大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)幾年攻關(guān)也只有論文,沒有實(shí)物。近兩年隨著工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展有部分企業(yè)開始投資研發(fā)國(guó)產(chǎn)RV減速機(jī),目前大多數(shù)處在技術(shù)研發(fā)和攻關(guān)階段。
  RV減速器的技術(shù)難點(diǎn)在于該部件需要保證傳遞很大的扭矩,承受很大的過載沖擊,并保證預(yù)期的工作壽命,因而在設(shè)計(jì)上使用了過定位結(jié)構(gòu),這使得零件加工精度要求極高,加工十分困難,機(jī)器人其規(guī)?;a(chǎn)的重要制約則在于加工設(shè)備和加工工藝。
  國(guó)產(chǎn)RV減速器在額定扭矩和傳動(dòng)效率等方面與國(guó)外產(chǎn)品差距較小,但在扭轉(zhuǎn)剛度、傳動(dòng)精度等穩(wěn)定性和精度指標(biāo)方面差距還比較明顯,由于材料和工藝水平差距,耐疲勞強(qiáng)度方面差距也比較明顯。

  預(yù)計(jì)國(guó)產(chǎn)減速器在未來一段時(shí)間主要發(fā)展方向在于技術(shù)突破和完善,市場(chǎng)方面,首先進(jìn)入中低端工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng),在2016 年后逐漸進(jìn)入汽車生產(chǎn)線焊接機(jī)器人等高端產(chǎn)品。減速器的國(guó)產(chǎn)化會(huì)大幅降低國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人成本。
  目前國(guó)產(chǎn)RV減速機(jī)在材料,工藝,配合,精度,耐磨性,材料,熱處理,軸承等方面還需要改進(jìn)。
  諧波減速機(jī)是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能的核心部件,是輕型工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械臂可靠、精確運(yùn)行不可或缺的部件,它可以使機(jī)器人的伺服電機(jī)在一個(gè)合適的速度下運(yùn)轉(zhuǎn),并精確地將轉(zhuǎn)速降低到機(jī)器人各部位需要的速度,在提高機(jī)械本體剛性的同時(shí)可輸出更大的扭矩。諧波傳動(dòng)的構(gòu)成:僅三個(gè)基本零部件, 波發(fā)生器,由外周嵌有薄壁滾珠軸承的橢圓形凸輪組成。軸承內(nèi)圈固定在凸輪上,外圈通過滾珠實(shí)現(xiàn)彈性變形。通常安裝在輸入軸上。 柔輪,具有薄壁結(jié)構(gòu)的金屬?gòu)椥泽w部件。開口部外周加工有齒輪。通常安裝在輸出軸上。剛輪剛體環(huán)狀部件。內(nèi)周加工有齒輪,比柔輪多兩個(gè)輪齒。通常固定在外殼上。
  國(guó)產(chǎn)諧波減速機(jī)與國(guó)外減速機(jī)在技術(shù)等方面已經(jīng)幾乎沒多大差距,甚至在某些方面超過國(guó)外諧波減速機(jī)性能。
  國(guó)產(chǎn)RV減速器突破之路
  目前全球能夠提供規(guī)?;倚阅芸煽康木軠p速器生產(chǎn)企業(yè)不算多,全球絕大多數(shù)市場(chǎng)份額都被日本企業(yè)占據(jù),在工業(yè)用機(jī)器人關(guān)節(jié)上的精密減速器上,納Nabtesco(納博特斯克)產(chǎn)品的全球市場(chǎng)占有率達(dá)60%,特別在中/重負(fù)荷機(jī)器人上,其RV減速器市場(chǎng)占有率高達(dá)90%。Harmonica(哈默納科)的諧波減速器約占15%,還有住友重工(SUMITOMO)。
  諧波減速器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,僅有三個(gè)基本零部件,加上哈默納科的專利早已到期,國(guó)產(chǎn)諧波減器機(jī)跟國(guó)外相比差距不算大。國(guó)產(chǎn)廠商如無錫綠的、東莞本潤(rùn)等公司的諧波減速器已經(jīng)在國(guó)產(chǎn)機(jī)器人上面有廣泛應(yīng)用。
  RV減速機(jī)核心難點(diǎn)在于基礎(chǔ)工業(yè)和工藝。RV減速機(jī)是純機(jī)械的精密部件,材料、熱處理工藝和高精度加工機(jī)床缺一不可。我國(guó)在這幾個(gè)方面長(zhǎng)期落后,并非單靠某個(gè)企業(yè)所能解決。要將200多個(gè)零部件組合在一起,精度要求苛刻,零部件之間的公差匹配需要多年經(jīng)驗(yàn)積累。
  技術(shù)是沒有捷徑可走的,日本納博特斯克公司從1980年代初提出RV型設(shè)計(jì)到1986年RV減速器研究獲得實(shí)質(zhì)性突破,花了6-7年時(shí)間;而國(guó)內(nèi)率先拿出結(jié)果的南通振康和恒豐泰花費(fèi)時(shí)間也為6-8年。
  可喜的是中國(guó)企業(yè)布局RV減速器若干年后,終于取得一些突破。國(guó)產(chǎn)RV減速器主要由南通振康、秦川機(jī)床、武漢精華、浙江恒豐泰和浙江雙環(huán)傳動(dòng)提供。
  南通振康RV減速器產(chǎn)量已經(jīng)突破萬臺(tái),秦川機(jī)床RV減速器生產(chǎn)線已經(jīng)打通,產(chǎn)量正在逐步上升。秦川機(jī)床的RV減速器是國(guó)家進(jìn)口替代項(xiàng)目,秦川機(jī)床9萬套工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器技術(shù)改造項(xiàng)目、工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器生產(chǎn)線兩項(xiàng)合計(jì)投資3.14億元。
  兩點(diǎn)建議:
  1.創(chuàng)新協(xié)同合作模式
  RV減速器研發(fā)難度大,我國(guó)在這許多方面長(zhǎng)期落后,并非單靠某個(gè)企業(yè)所能解決。面對(duì)目前艱難局面,如何創(chuàng)新協(xié)同合作模式,調(diào)動(dòng)產(chǎn)學(xué)研各方面積極性,加快相關(guān)技術(shù)的研發(fā),特別加快和完善在熱處理工藝、加工制造工藝、裝配工藝等方面技術(shù),進(jìn)一步提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性、一致性是當(dāng)前急需解決的課題。
  2.技術(shù)突破需要耐心
  我國(guó)對(duì)機(jī)器人用減速器的研究相比國(guó)外較晚,技術(shù)不成熟,與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)存在較大差距,形成了精密減速器不能自給自足的局面,機(jī)器人減速器的關(guān)鍵技術(shù)突破顯得更加迫切,但技術(shù)突破考驗(yàn)企業(yè)耐心,因?yàn)闇p速器的產(chǎn)業(yè)化是一個(gè)高投入、慢回報(bào)、重資產(chǎn)的過程,需要一個(gè)超精密機(jī)械加工的企業(yè)才能實(shí)現(xiàn)。而且進(jìn)軍該領(lǐng)域也存在較大風(fēng)險(xiǎn),從設(shè)計(jì)與制造涉及到材料及熱處理技術(shù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及零件微處理技術(shù)、精密制造及裝配技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等等,這些技術(shù)需要長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)驗(yàn)摸索和積累,不可忽視和跳越,一旦不成功便可能前功盡棄。

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